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自動變速箱都達到10擋了,為何手動變速箱還停在5擋、6擋的水準?

最近這十幾年來,自動變速器普及的速度很快,主流的AT變速器都已經達到9個甚至10個擋位了,而乘用車手動變速箱的擋位最多隻有6個(貨車變速箱另當别論),還停留在20年前的水準,為何自動變速器可以不斷增加擋位,而手動變速器卻不行呢,為何不能給乘用車打造10擋的手動變速器?

自動變速箱都達到10擋了,為何手動變速箱還停在5擋、6擋的水準?

其實手動變速器是可以擁有更多擋位的,如上圖所示貨車所用的手動變速箱就擁有16個擋位,而下圖中的7擋手動變速器則是一些超跑品牌給高端駕駛者定制的産品,比如保時捷、克爾維特等,對駕駛者的操作技巧是有要求的。可以說乘用車手動變速器止步于7擋,依然不能像AT變速器那樣肆無忌憚的增加擋位。

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哪些原因導緻了手動變速箱難以增加擋位?

乘用車手動變速器大都是5擋、6擋的原因在于操作難度,如上圖這款7擋手動變速器擁有7個前進擋,那麼在不考慮倒擋的條件下選擋機構達到了7個,也就是說橫向的選擇從3個變化為4個,操作難度将提高;當然這對于一些手動高手而言也不算啥,那目前進擋位增加至8個、9個甚至10個呢?檔杆的橫向選擇達到5個,這時候對變速器的控制将不再得心應手,也可以了解成學習成本太高了。

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而在另一方面,定軸式(平行軸)變速器齒輪機構的重複使用率太低,每增加一個擋位就需要多增加一對齒輪(上下兩軸齒輪是一一對應的),同時需要增加的還有同步器與撥叉,上圖中這個5速手動變速器擁有3個同步器3個撥叉,如果擋位增加到10個呢?将擁有6個同步器、6個撥叉,橫向排列的擋位齒輪将達到10對,此時變速器的重量、成本将大幅度提高,其次每兩個擋位之間還要給同步器留白間,那麼10擋手動變速器的縱向長度将越發不可控。

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定軸齒輪機構與行星齒輪機構的博弈

定軸(平行軸)齒輪機構的最大劣勢就是齒輪組重複使用率太低,上文已經提到一對齒輪隻能實作一個擋位,比如6MT手動變速器挂5擋時,其它4個擋位主軸、中間軸上挂着的4組齒輪都在空轉,而起不到任何其它的作用;而行星齒輪機構的優勢在于可以利用更少的行星排數實作更多的傳動比,比如說常見的6AT變速器,無論是愛信、還是采埃孚都隻有3個行星排,而愛信利用3個行星排也能實作8個傳動比(8AT)。

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行星齒輪機構的優勢在于可以利用多個離合器與制動器的多種不同的組合操作,利用有限的行星排數實作更多的傳動比,也可以了解為離合器與制動器間的排列組合,如上圖所示奔馳的9AT變速器,擋位數雖然達到了9個,但隻用了4個行星排,從理論上看4個行星排利用離合器、控制器的不同排列組合可以實作最多12個擋位;是以談變速器的好與壞,不僅僅要看具體的擋位個數,還要考慮緊湊程度、零部件的重複使用率。

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也正是因為定軸式(平行軸)齒輪機構重複使用率太低,是以本田平行軸變速器止步于8擋,這不僅僅是成本層面的限制,空間上的制約才最為重要;其它如雙離合變速器增加擋位也會面臨如此的困境,因為雙離合變速器、平行軸變速器、手動變速器都是定軸式,都是一組齒輪實作一個擋位,如上圖6速雙離合的6個擋位分别布置在兩根輸入軸上,而手動變速器的各個擋位齒輪則是縱向依次排列。

如果手動變速器達到10個擋位,就如同在上圖的基礎上再增加越一倍的長度,這麼長的變速器該如何往去布置呢?對于大部分乘用車而言是沒辦法提供如此大的空間給10擋手動變速器的;貨車當然沒問題,因為它有足夠的空間配備個16速都綽綽有餘,但家用車型則不同,是以給手動變速器增加擋位所面臨的困難很多,其一是操作難度、其二是實作的意義。

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打造一款産品需要有适合它生存的實際環境

打造任何機械産品都需要有适合它生存的實際環境,可以簡單了解為需求、裝機量,上文已經提到了10擋手動變速器的體積會非常大(長),其次在5速手動的基礎上多增加5對齒輪、3個撥叉、3組同步器将大幅度提高生産制造成本,當一台手動變速器的成本比常見的CVT、6AT還高時,那麼它存在的意義是什麼?之是以會有車型配備手動變速器更多是看中其低成本優勢,進而降低車輛的門檻價格。

而一旦手動變速器失去了成本優勢,那麼其存在的意義就沒有了(肯定有人會說手動變速器樂趣多?隻能說以車為樂的是極少數人群,主機廠保留少量車型的手動版本不是為了給消費者帶來樂趣,隻是為了降低成本價格),是以手動擋的擋位個數對于大部分乘用車而言止步于6擋,雖然AT變速器可以有10擋,那是依靠行星齒輪機構的優勢,但定軸齒輪機構沒有這種緊湊優勢。

自動變速箱都達到10擋了,為何手動變速箱還停在5擋、6擋的水準?

每增加一個擋位就隻能不斷拉長變速箱,是以增加擋位不現實,因為現如今配備手動變速器的都是入門級小車,在空間上沒有妥協的條件;而AT變速器也不是無限制的去堆擋位,很可能止步于10擋(有12擋出現,但沒量産),因為更多的擋位會導緻傳動比極為密集,每個擋位傳動比所對應的車速範圍太小,而我們的路況日益擁堵、日常行駛中車速頻繁變化,這就會導緻12AT、13AT疲于不斷的跳擋,反而把效率降低;總而言之乘用車手動擋最多6個擋位的根本原因在于定軸齒輪機構的劣勢,其次人的大腦控制邏輯遠沒有電腦那麼快,是以更多的擋位反而降低了容錯率。

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